F1 | Il segreto della sterzata su tre ruote della Red Bull

La macchina che ha sorpreso più di tutti in questo inizio di stagione è sicuramente la RedBull. Attualmente al comando della classifica piloti e costruttori la RB16 è la vettura che più si è adattata alle varie tipologie di circuito incontrate finora.  Sia nei tracciati permanenti e veloci che in quelli tortuosi e cittadini ha insidiato e superato la Mercedes, che al contrario, ha avuto difficoltà nell’adattarsi alle varie tipologie di pista.

A spiegare come la RedBull riesca ad adattarsi così velocemente ed efficacemente alle diverse situazioni è stato Enrique Scalabroni che attraverso una sua ricerca e studio personale ci svela i segreti della monoposto di Milton Keynes  e del suo efficacissimo assetto rake.

Basandosi su dati elaborati in ben 72 ore di calcolo al CFD su un modello di monoposto basico di Formula 1, il tecnico argentino ci svela quali sono le caratteristiche ed i comportamenti di una vettura con un assetto rake molto accentuato come quello utilizzato per l’appunto dalla Red Bull.

Scrive nel suo report l’Ing. Scalabroni:

Il sistema di un’auto da corsa ad alto rake o aerodinamico a doppio assetto consiste in un’auto che presenta un cambiamento fondamentale nel concetto di progettazione dell’auto da corsa in quanto è un’auto che funziona con due assetti aerodinamici sulla stessa vettura. Necessita quindi di un sistema di sospensione posteriore che lavori con una doppia rigidezza verticale e di una sospensione anteriore che permetta un controllo preciso dell’altezza, dotato di uno ammortizzazione combinata per agire in tre situazioni diverse :

1) Movimento in sollevamento (movimento verticale massa sospesa senza rotazione sull’asse Y) e in frenata (controllata dal terzo elemento),

2) Movimento in curva per smorzare il movimento in rollio

3) Movimento per controllare lo ammortizzare ciascuna ruota ad alta frequenza nell’urto contro i cordoli e dissuasori.

La sospensione posteriore, spiega l’ingegnere deve avere la caratteristica di due diversi valori di rigidità, ovvero: uno morbido nella prima fase di compressione che si muove da 165 mm a 85 mm ed una seconda, più rigida per la fase più avanzata da 85mm a 45mm. La prima fase, infatti, deve scendere rapidamente sotto l’effetto dell’incremento di velocità per ridurre rapidamente la resistenza aerodinamica. La seconda rigidità, invece, una volta che il posteriore si è abbassato, deve contenere la crescente spinta verticale fino ad un’altezza minima di 45 mm.

Fin qui concetti che già molte volte sono stati espressi e che hanno dimostrato come, oltre alla già controversa flessibilità alare, anche l’abbassamento del posteriore contribuisca a ridurre il drag di una vettura modificando, di fatto, l’incidenza del profilo alare del retrotreno. In una macchina con un ampio angolo di rake però, anche l’anteriore contribuisce nel migliorare le prestazioni della vettura.

L’ingegner Scalabroni ci spiega, attraverso il suo studio, come si comporta la vettura in fase di frenata:

La vettura, in frenata, prima di entrare in curve lente, aumenta l’altezza posteriore sia a causa del trasferimento di carico all’anteriore che per la perdita di velocità e la conseguente riduzione di DWF (carico verticale). Si raggiungono nuovamente i circa 165 mm d’altezza al posteriore e si riduce, l’altezza all’anteriore fino a 3 mm. A causa del trasferimento del peso in frenata, il t-tray si avvicina alla superficie della pista, riducendo l’altezza libera dell’ala anteriore che in questo modo aumenta il DWF anteriore grazie ad un maggior effetto suolo. Questo riduce il sottosterzo sull’asse anteriore per mezzo del terzo elemento della sospensione anteriore che non consentirà un movimento libero dell’altezza da terra dell’ala anteriore e quindi di non toccare l’asfalto. Allo stesso tempo controlla il momento di Rollio creato dalla forza centrifuga, agendo sulla massa sospesa del baricentro aumentato dall’assale posteriore.

Il vero segreto della Red Bull, risiederebbe proprio nella capacità della vettura ad alto rake di aumentare carico all’anteriore in frenata grazie al raggiungimento e mantenimento di un’altezza assai minima da terra dell’ala anteriore e di riuscire, sfruttando il rollio, a “torcere” la vettura in modo da sollevare nelle curve lente la gomma posteriore del lato interno alla curva. Questo permetterebbe, di fatto, una rotazione della vettura su “tre ruote”.

In definitiva, il concetto di high rake, permette di ridurre il sottosterzo nelle curve lente. Con questo, la vettura ha una grip laterale controllato (al limite dello slittamento laterale del treno posteriore), controllato dal pilota in base alla frenata e all’angolo di sterzata dato, mantenendo così la percentuale di sovrasterzo controllato dell’asse posteriore e riducendo al minimo il sottosterzo dell’avantreno.

Una modalità della gestione della macchina non semplice da utilizzare in frenata. Forse non congeniale a tutti i piloti e che Verstappen invece, avrebbe interpretato alla perfezione spiegando così la differenza di prestazione notata tra l’olandese ed i suoi compagni di squadra di turno.

Un sistema quindi che consentirebbe alla vettura di reagire velocemente ai cambi di direzioni richiesti dal pilota, senza soffrire un eccessivo sottosterzo. Le gomme anteriori inoltre sarebbero salvaguardate in questo modo maggiormente proprio grazie alla riduzione del sottosterzo, cosa che invece è accentuata sulle vetture con assetti più tradizionali. A soffrire di più, invece, la gomma posteriore che più spesso si viene a trovare all’esterno della curva, essendo più sollecitata dallo spostamento della massa su di essa.

I vantaggi però non si ritrovano solo nella percorrenza delle curve lente e nei cambi di direzione ma anche nell’uscita dalle curve lente e nelle fasi di accelerazione. Come ricorda Scalabroni, in uscita di curva le vetture con alto rake si troveranno con il posteriore molto alto e con una situazione di maggiore elasticità degli elementi ammortizzanti; come, infatti, è stato spiegato in precedenza, gli elementi sospensivi sulle vetture ad alto rake devono possedere una doppia rigidità: più morbida nella prima escursione per poi diventare più rigida sotto la spinta verticale del carico. Grazie a questa maggiore elasticità iniziale del posteriore la monoposto risulterà più efficace durante la progressione dell’applicazione della potenza, sfruttando un retrotreno più stabile a terra. Subito dopo, in accelerazione, l’asse posteriore diminuirà velocemente la sua altezza da terra a causa dell’aumento del carico verticale – che cresce, ricordiamo, proporzionalmente al quadrato della velocità – facendo variare quindi l’incidenza alare della superfice posteriore ed il suo drag.

Un assetto quello rake che sta premiando decisamente la Red Bull e che sta, va anche detto, grazie alla riduzione della resistenza all’avanzamento, compensando i cavalli mancanti dal motore Honda rispetto alla motorizzazione Mercedes. Un sistema che è stato perfezionato anno dopo anno da Newey e che difficilmente, seppur copiato come fatto d’altronde già da molti,  potrà fornire nell’immediato benefici ai suoi avversari. Occorrono studi delle reazioni aerodinamiche, meccaniche e telaistiche che possono svilupparsi e trasformarsi in reazioni non volute dal pilota oppure tradursi in una gestione delle gomme non ottimale.

Per il momento possiamo dire che Newey ha trasformato le vetture a fondo scalinato e inventato un nuovo sistema di progettare le monoposto di Formula 1 che sta facendo scuola. Bisognerà vedere se questo sistema troverà applicazione anche sulle vetture ad  effetto suolo del 2022, o forse rimarrà soltanto un’invenzione che troverà posto nei musei insieme alle macchine che fino ad oggi abbiamo visto girare in pista.


Antonio Granato

F1 Freelance Technical Analyst - AME-Aircraft Maintenance Engineer - Ideatore e Coordinatore di F1sport.it - Ideatore e radio-conduttore di #PitTalk - Blogger ilfattoquotidiano.it - collaboratore di Autosprint Twitter: @antoniogranato www.antoniogranato.com